-
Stand der Technik
-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, in deren Abgasbereich eine Abgasbehandlungsvorrichtung angeordnet ist und bei dem ein Reagenzmittel stromaufwärts vor der Abgasbehandlungsvorrichtung in den Abgasbereich eingebracht wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
-
In der
DE 10 2004 018 221 A1 (nicht vorveröffentlicht) sind ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, bei denen ein unter Druck stehendes Reagenzmittel in das Abgas einer Brennkraftmaschine vor einen SCR-Katalysator eingesprüht wird. Der Reagenzmitteldruck wird in Abhängigkeit von einer Kenngröße auf einen vorgegebenen Reagenzmittel-Solldruck festgelegt. Als Kenngröße kann eine Betriebsgröße der Brennkraftmaschine und/oder eine Kenngröße des Abgases der Brennkraftmaschine herangezogen werden. Der vorgegebene Reagenzmittel-Solldruck wird im Rahmen einer Regelung geregelt, bei welcher der Reagenzmittel-Istdruck von einem Reagenzmittel-Drucksensor erfasst wird. Dem Reagenzmittel kann Druckluft zugemischt werden. Der Druckluftdruck kann ebenfalls in Abhängigkeit von einer Kenngröße im Rahmen einer Regelung auf einen vorgegebenen Druckluftdruck-Sollwert geregelt werden, wobei der Druckluft-Istdruck von einem Druckluft-Drucksensor erfasst wird. Ein Defekt wenigstens eines der Drucksensoren kann zu einer verminderten Leistungsfähigkeit des SCR-Katalysators führen mit der Folge, dass ungereinigtes Abgas in die Umgebung gelangen kann.
-
In der
DE 10 2004 044 506 A1 (nicht vorveröffentlicht) sind ebenfalls ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, bei denen ein unter Druck stehendes Reagenzmittel in das Abgas einer Brennkraftmaschine vor einen SCR-Katalysator eingesprüht wird. Die Druckluft wird über ein Rückschlagventil geführt, das einen Öffnungsdruck aufweist. Vorgesehen ist eine Diagnose des Druckluftdrucks, die zu einem Startzeitpunkt mit dem Schließen eines Druckluftregelventils beginnt. Wenigstens zu einem zweiten Zeitpunkt wird überprüft, ob der Druckluftdruck mindestens einem unteren Schwellenwert entspricht, der wenigstens näherungsweise dem zum Umgebungsluftdruck addierten Öffnungsdruck des Rückschlagventils entspricht. Ein Fehlersignal wird bereitgestellt, wenn die Bedingung nicht erfüllt ist.
-
In der
DE 101 59 849 A1 sind ein weiteres Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, bei denen ein unter Druck stehendes Reagenzmittel in das Abgas einer Brennkraftmaschine vor einen SCR-Katalysator eingesprüht wird. Als Reagenzmittel ist Kraftstoff vorgesehen, der als Reduktionsmittel insbesondere für den NO2-Anteil im Abgas wirkt.
-
In der Patentschrift
US 6 470 673 B1 ist eine Vorgehensweise zur Dosierung eines mit Pressluft vermischten Reagenzmittels in den Abgasbereich einer Brennkraftmaschine stromaufwärts vor einen SCR-Katalysator beschrieben. Sowohl die Pressluft als auch das Reagenzmittel werden jeweils von Kompressoren auf einen Betriebsdruck gebracht. In den Druckleitungen, die von den Kompressoren zu einem Mischer führen, sind Drosseln vorgesehen, welche die Durchflussraten senken und somit während des Dosierens aufgrund der Fluid-Strömungen zu einer Druckverminderung führen. Nach dem Mischer wird das Druckluft-Reagenzmittel-Gemisch über eine Dosierleitung in den Abgaskanal geführt und dort unmittelbar aus der Leitung ohne weiteres Ventil in die Abgasströmung gesprüht. Vorgesehen sind weder ein Sicherheitsventil noch ein kontinuierliches einstellbares Dosierventil. Die Dosierrate wird durch die Festlegung des Betriebsdrucks jeweils der Kompressoren eingestellt. Die in der Druckluft-Zuleitung und der Reagenzmittel-Zuleitung jeweils vorhandene Drossel dient hierbei lediglich zur Druckminderung, wobei es sich um einen von der Strömungsgeschwindigkeit abhängigen Wert handelt. Im Abgasbereich ist kein Ventil, sondern lediglich die Öffnung der Dosierleitung angeordnet, aus welcher das Druckluft-Reagenzmittel-Gemisch ausströmt.
-
Die Patentschrift
US 5 964 089 A beschreibt eine Dosierung von Wasserstoff stromaufwärts vor einen Katalysator eines Abgassystems. Der in einem Wasserstofftank gelagerte Wasserstoff, dessen Speicherdruck überwacht wird, gelangt über zwei Ventile, zwischen denen sich ein Wasserstoff-Volumen befindet, mittels einer Dosierleitung in den Abgasbereich. Die beiden Ventile werden auf eine Weise abwechselnd geschaltet, dass das zwischen den beiden Ventilen vorhandene Volumen-Reservoir zyklisch aufgrund des hohen Speicherdrucks des Wasserstoffs schnell gefüllt und anschließend langsam während der Dosierung des Wasserstoffs geleert wird. Durch diese Anordnung und das Betreiben der beiden Ventile erfolgt eine Absenkung des hohen Speicherdrucks des Wasserstoffs von 200 bar auf den Dosierdruck von 1 bar.
-
In der Patentschrift
DE 601 22 984 T2 ist eine Vorrichtung zum Dosieren von Kraftstoff in den Abgasbereich einer Brennkraftmaschine beschrieben. Der von einer Kraftstoffpumpe auf einen hohen Druck von beispielsweise 200 bar gebrachte Kraftstoff wird mittels eines kontinuierlich verstellbaren Dosierventils auf eine vorgegebene Durchflussrate eingestellt. Die Dosierung in den Abgasbereich erfolgt mittels eines federverspannten, entweder vollständig geschlossenen oder vollständig geöffneten Ventils, welches unmittelbar am im Krümmerbereich des Abgaskanals der Brennkraftmaschine angeordnet ist. Der stromaufwärts vor dem Dosierventil herrschende Druck des Kraftstoffs wird mittels eines Drucksensors gemessen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Abgasbehandlungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine, in deren Abgasbereich eine Abgasbehandlungsvorrichtung angeordnet ist und bei dem ein Reagenzmittel stromaufwärts vor der Abgasbehandlungsvorrichtung in den Abgasbereich eingebracht wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, die eine hohe Sicherheit gewährleisten.
-
Die Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmale jeweils gelöst.
-
Vorteile der Erfindung
-
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, in deren Abgasbereich eine Abgasbehandlungsvorrichtung angeordnet ist, sieht vor, dass ein Reagenzmittel stromaufwärts vor der Abgasbehandlungsvorrichtung in den Abgasbereich eingebracht wird. Das Reagenzmittel wird auf einen vorgegebenen Reagenzmittel-Quellendruck gebracht. In Strömungsrichtung des Reagenzmittels sind zunächst ein schaltbares Reagenzmittel-Sicherheitsventil und danach ein kontinuierliches Reagenzmittel-Dosierventil angeordnet. Das Reagenzmittel-Dosierventil ist im Abgasbereich angeordnet und sprüht das Reagenzmittel unmittelbar und direkt in den Abgasbereich ein. Der Reagenzmitteldruck wird im Reagenzmittelpfad erfasst, der zwischen dem Reagenzmittel-Sicherheitsventil und dem Reagenzmittel-Dosierventil liegt. Der in wenigstens einem vorgegebenen Zustand des Reagenzmittel-Sicherheitsventils und/oder des Reagenzmittel-Dosierventils erfasste Reagenzmitteldruck wird mit wenigstens einem Schwellenwert verglichen. Bei einer Schwellenüberschreitung wird ein Fehlersignal bereitgestellt.
-
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise erhöht durch die Diagnose des Reagenzmitteldrucks in erheblichem Maße die Sicherheit beim Betreiben der Brennkraftmaschine, insbesondere dann, wenn das Reagenzmittel, beispielsweise Kraftstoff, leicht entzündlich ist. Mit der erfindungsgemäßen Vorgehensweise kann ein Leck im Reagenzmittelpfad entdeckt werden. Weiterhin ist eine Überprüfung der im Reagenzmittelpfad angeordneten Ventile möglich, die im Fehlerfall klemmen können.
-
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass überprüft wird, ob bei geschlossenem Reagenzmittel-Sicherheitsventil und geschlossenem Reagenzmittel-Dosierventil der Reagenzmitteldruck mindestens dem Abgasdruck entspricht. Damit kann ein Leck im Reagenzmittelpfad erkannt werden. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass überprüft wird, ob bei geschlossenem Reagenzmittel-Sicherheitsventil und geschlossenem Reagenzmittel-Dosierventil der Reagenzmitteldruck unterhalb des Reagenzmittel-Quellendrucks vermindert um die Druckdifferenz am Reagenzmittel-Sicherheitsventil liegt. Damit kann ein Klemmen des Reagenzmittel-Sicherheitsventils im zumindest teilweise geöffneten Zustand festgestellt werden.
-
Eine Weiterbildung dieser Ausgestaltung sieht eine Überprüfung vor, ob nach einem anschließenden Öffnen des Reagenzmittel-Sicherheitsventils der Reagenzmitteldruck wenigstens näherungsweise dem Reagenzmittel-Quellendruck entspricht. Damit kann ein Klemmen des Reagenzmittel-Sicherheitsventils im geschlossenen Zustand festgestellt werden. Weiterhin kann erkannt werden, dass das Reagenzmittel-Dosierventil in einem zumindest teilweise geöffneten Zustand klemmt.
-
Eine weitergehende Weiterbildung der beschriebenen Ausgestaltung sieht die Überprüfung vor, ob nach einem anschließenden Schließen des Reagenzmittel-Sicherheitsventils und einem darauf folgenden Öffnen des Reagenzmittel-Dosierventils der Reagenzmitteldruck mindestens den Abgasdruck aufweist. Damit kann festgestellt werden, ob das Reagenzmittel-Dosierventil im geschlossenen Zustand klemmt. Weiterhin kann ein Klemmen des Reagenzmittel-Sicherheitsventils im zumindest teilweise geöffneten Zustand erkannt werden.
-
Eine Ausgestaltung sieht eine Überprüfung vor, ob bei gleichzeitig geöffnetem Reagenzmittel-Sicherheitsventil und Reagenzmittel-Dosierventil der Reagenzmitteldruck knapp unterhalb des Reagenzmittel-Quellendrucks vermindert um den Druckabfall am Reagenzmittel-Sicherheitsventil liegt. Mit dieser Maßnahme kann überprüft werden, ob entweder das Reagenzmittel-Sicherheitsventil oder das Reagenzmittel-Dosierventil im geschlossenen Zustand klemmt.
-
Eine Weiterbildung dieser Ausgestaltung sieht die Überprüfung vor, ob nach einem anschließenden Schließen des Reagenzmittel-Sicherheitsventils und einem darauf folgenden Schließen des Reagenzmittel-Dosierventils der Reagenzmitteldruck oberhalb des Abgasdrucks und unterhalb des Reagenzmittel-Quellendrucks vermindert um den Druckabfall am Reagenzmittel-Sicherheitsventil liegt. Insbesondere kann bei bereits geschlossenem Reagenzmittel-Sicherheitsventil aber noch offenem Reagenzmittel-Dosierventil überprüft werden, ob der Reagenzmittel-Druckabfall einen vorgegebenen Druckgradienten oder Differenzenquotienten nicht überschreitet. Damit kann überprüft werden, ob das Reagenzmittel-Dosierventil im zumindest teilweise geöffneten Zustand klemmt. Weiterhin kann festgestellt werden, ob der Reagenzmittelpfad ein Leck aufweist.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine betrifft zunächst ein Steuergerät, das zur Durchführung des Verfahrens hergerichtet ist.
-
Das Steuergerät enthält insbesondere eine Diagnosesteuerung, eine Schwellenwert-Vorgabe sowie einen Vergleicher, der den wenigstens einen Schwellenwert mit dem erfassten Reagenzmitteldruck vergleicht.
-
Das Steuergerät enthält vorzugsweise wenigstens einen elektrischen Speicher, in dem die Verfahrensschritte als Computerprogramm abgelegt sind.
-
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung.
-
Zeichnung
-
1 zeigt ein technisches Umfeld, in welchem ein erfindungsgemäßes Verfahren abläuft, und 2a–2c zeigen Signalverläufe in Abhängigkeit von der Zeit.
-
1 zeigt eine Brennkraftmaschine 10, in deren Ansaugbereich 11 eine Ansaugluft-Erfassung 12 und in deren Abgasbereich 13 ein Abgas-Drucksensor 14, ein Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV sowie eine Abgasbehandlungsvorrichtung 15 angeordnet sind. Die Abgasbehandlungsvorrichtung 15 enthält eine erste und zweite Abgasbehandlungseinrichtung 16, 17.
-
Die Ansaugluft-Erfassung 12 gibt an ein Steuergerät 20 ein Luftsignal msL, die Brennkraftmaschine 10 eine Drehzahl n und der Abgas-Drucksensor 14 ein Abgas-Drucksignal pabg ab.
-
Das Steuergerät 20 stellt einer Kraftstoff-Zumessvorrichtung 21 ein Kraftstoffsignal mK zur Verfügung.
-
In einem Reagenzmittelpfad 22 wird ein Reagenzmittel von einer Reagenzmittelpumpe 23 auf einen vorgegebenen Reagenzmittel-Quellendruck pQRea gebracht. Die Reagenzmittelpumpe 23 wird von einem Reagenzmittelpumpen-Ansteuersignal 24 angesteuert, das eine im Steuergerät 20 angeordnete Reagenzmittel-Dosiersteuerung 25 bereitstellt.
-
Das Reagenzmittel gelangt an ein Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV, das von der Reagenzmittel-Dosiersteuerung 25 mit einem Reagenzmittel-Sicherheitsventil-Ansteuersignal 26 geschaltet wird. Anschließend gelangt das Reagenzmittel zum Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV, das von der Reagenzmittel-Dosiersteuerung 25 mit einem Reagenzmittel-Dosierventil-Ansteuersignal 27 kontinuierlich betätigt wird.
-
Zwischen dem Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV und dem Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV ist ein Reagenzmittel-Drucksensor 30 angeordnet, der den Reagenzmitteldruck pRea einem Vergleicher 31 zur Verfügung stellt.
-
Dem Vergleicher 31 ist eine Schwellenwert-Vorgabe 32 zugeordnet, die von einer Diagnosesteuerung 33 mit einem Schwellenwert-Vorgabesignal 34 angesteuert wird. Als Schwellenwerte stehen der Umgebungs-Luftdruck pU, der Abgasdruck pabg, der Öffnungsdruck dpReaCV des Reagenzmittel-Sicherheitsventils ReaCV, der Reagenzmittel-Quellendruck pQRea sowie ein Druckgradient dpRea/dt zur Verfügung.
-
Die Diagnosesteuerung 33 gibt an die Reagenzmittel-Dosiersteuerung 25 ein Diagnosesignal 35 ab. Der Reagenzmittel-Dosiersteuerung 25 wird ein Dosiersignal 36 zur Verfügung gestellt.
-
Die Steuerung 20 enthält ein Modell 40 zur Ermittlung eines berechneten Abgasdrucks pabgm in Abhängigkeit von der Drehzahl n, dem Kraftstoffsignal mK sowie der Abgastemperatur Tabg.
-
2a zeigt das Reagenzmittel-Sicherheitsventil-Ansteuersignal 26 in Abhängigkeit von der Zeit t. Zwischen einem ersten und zweiten Zeitpunkt t1, t2, zwischen einem dritten und fünften Zeitpunkt t3, t5 sowie nach einem sechsten Zeitpunkt t6 ist das Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV geschlossen. Zwischen dem zweiten und dritten Zeitpunkt t2, t3 und einem fünften und dem sechsten Zeitpunkt t5, t6 ist das Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV geöffnet.
-
2b zeigt das Reagenzmittel-Dosierventil-Ansteuersignal 27 in Abhängigkeit von der Zeit t. Zwischen dem ersten und einem vierten Zeitpunkt t1, t4 und nach einem siebten Zeitpunkt t7 ist das Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV geschlossen. Zwischen dem vierten und siebten Zeitpunkt t4, t7 ist das Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV zur Einstellung des vorgegebenen Durchflusses D geöffnet.
-
2c zeigt den Reagenzmitteldruck pRea in Abhängigkeit von der Zeit t. Eingetragen sind der Umgebungs-Luftdruck pU, der Abgasdruck pabg, der Druckabfall dpReaCV am Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV sowie der Reagenzmittel-Quellendruck pQRea.
-
Der Reagenzmitteldruck pRea weist zwischen dem ersten und zweiten Zeitpunkt t1, t2 zumindest den Abgasdruck pabg auf und liegt unterhalb des Reagenzmittel-Quellendrucks pQRea vermindert um den Druckabfall dpReaCV am Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV. Zwischen dem zweiten und vierten Zeitpunkt t2, t4 liegt wenigstens näherungsweise der Reagenzmittel-Quellendruck pQRea vor. Zwischen dem vierten und fünften Zeitpunkt t4, t5 weist der Reagenzmitteldruck pRea zumindest den Abgasdruck pabg auf und liegt unterhalb des Reagenzmittel-Quellendrucks pQRea vermindert um den Druckabfall dpReaCV am Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV. Zwischen dem fünften und sechsten Zeitpunkt t5, t6 liegt der Reagenzmitteldruck pRea knapp unterhalb des Reagenzmittel-Quellendrucks pQRea vermindert um den Druckabfall dpReaCV am Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV. Zum sechsten Zeitpunkt t6 beginnt ein Druckabfall, der zum siebten Zeitpunkt t7 knapp oberhalb des Abgasdrucks pabg endet.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet folgendermaßen:
Das Abgas der Brennkraftmaschine 10 enthält unerwünschte Bestandteile wie beispielsweise Stickoxide und Ruß. Die Abgasbehandlungsvorrichtung 15 hat die Aufgabe, die unerwünschten Bestandteile so weit wie möglich zu vermindern. Bei der ersten Abgasbehandlungseinrichtung 16, die Teil der Abgasbehandlungsvorrichtung 15 ist, handelt es sich beispielsweise um einen Oxidations-Katalysator, der oxidierbare Abgasbestandteile so weit wie möglich oxidiert. Alternativ oder zusätzlich kann die zweite Abgasbehandlungseinrichtung 17 vorgesehen sein, die ebenfalls Teil der Abgasbehandlungsvorrichtung 15 ist. Bei der zweiten Abgasbehandlungseinrichtung 17 handelt es sich beispielsweise um ein Partikelfilter und/oder einen Katalysator, vorzugsweise einen NOx-Speicherkatalysator oder einen SCR-Katalysator.
-
Die Abgasbehandlungsvorrichtung 15 kann eine Mindesttemperatur benötigen, die zur Erfüllung der Abgas-Reinigungsfunktion überschritten sein muss. Beispielsweise verläuft eine Reaktion an einer katalytisch wirkenden Oberfläche innerhalb eines bestimmten Temperaturfensters optimal ab. Weiterhin kann eine Mindesttemperatur erforderlich sein, um eine Regeneration insbesondere der zweiten Abgasbehandlungseinrichtung 17 durchführen zu können. Beispielsweise benötigt ein Partikelfilter zum Starten des Partikel-Abbrands eine Starttemperatur, die zwischen 450–650°C liegen kann. Ein NOx-Speicherkatalysator benötigt eine erhöhte Temperatur während der Desulfatierung bis zu 800°C.
-
Zur Temperaturerhöhung des Abgases kann das Reagenzmittel in den Abgasbereich 13 eingebracht werden, das auf einer katalytisch wirkenden Oberfläche exotherm reagiert. Das Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV kann beispielsweise stromaufwärts vor der ersten Abgasbehandlungseinrichtung 16 angeordnet sein, die beispielsweise als Oxidations-Katalysator ausgestaltet ist. Das Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV ist unmittelbar im Abgasbereich 13 angeordnet und sprüht das Reagenzmittel unmittelbar und direkt in den Abgasbereich 13 ein. Alternativ kann das Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV unmittelbar im Abgasbereich 13 stromabwärts nach der ersten Abgasbehandlungseinrichtung 16 angeordnet sein, um das Reagenzmittel nur der zweiten Abgasbehandlungseinrichtung 17 zur Verfügung zu stellen.
-
Insbesondere kann die zweite Abgasbehandlungseinrichtung 17 ein Reagenzmittel zur Unterstützung und/oder zur Durchführung der Abgas-Reinigungsfunktion benötigen. Beispielsweise benötigt ein NOx-Speicherkatalysator ein sauerstoffarmes Abgas zur Durchführung der Regeneration.
-
Bei dem Reagenzmittel handelt es sich insbesondere um Kraftstoff, sodass ein separates Mitführen eines Reagenzmittels in einem Kraftfahrzeug entfallen kann. Aufgrund der leichten Entzündbarkeit von Kraftstoff und insbesondere Kraftstoffdampf sind erhöhte Sicherheitsanforderungen zu erfüllen.
-
Der benötigte Reagenzmittel-Quellendruck pQRea wird von der Reagenzmittelpumpe 23 bereitgestellt. Der Reagenzmittel-Quellendruck pQRea kann auch von einem Niederdruck-Kraftstoffsystem einer Brennkraftmaschine bereitgestellt werden, das eine Kraftstoffpumpe enthält, die beispielsweise in einem Kraftstofftank angeordnet ist.
-
Der Reagenzmittelpfad 22 sieht deshalb das Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV vor, das vom Reagenzmittel-Sicherheitsventil-Ansteuersignal 26 entweder vollständig geöffnet oder geschlossen wird. Am Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV dritten und der Betriebsbedingungen der Druckabfall dpReaCV auf, der auf den Reagenzmittel-Quellendruck pQRea zu beziehen ist. Die Beziehung wird in der Schwellenwert-Vorgabe 32 vor dem Vergleich mit dem Reagenzmitteldruck pRea hergestellt.
-
Der Durchfluss D des Reagenzmittels kann mit dem Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV mittels des Reagenzmittel-Dosierventil-Ansteuersignals 27 eingestellt werden. Vorzugsweise wird ein getakteter Betrieb vorgesehen, bei dem das Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV in schneller zeitlicher Folge geöffnet und geschlossen wird, sodass sich im zeitlichen Mittel der vorgegebene Durchfluss D einstellt.
-
Der Reagenzmittel-Drucksensor 30 erfasst den Reagenzmitteldruck pRea im Reagenzmittelpfad 22 zwischen dem Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV und dem Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV. Eine Bewertung des vom Reagenzmittel-Drucksensor 30 bereitgestellten Reagenzmitteldrucks pRea hinsichtlich des Absolutwerts und/oder der Änderungen ermöglicht zunächst eine Überprüfung, ob im Reagenzmittelpfad 22 ein Leck vorliegt. Ein Leck, insbesondere ein Leck, das im Abgasbereich 13 auftritt, kann mit erhöhter Betriebsgefahr verbunden sein, insbesondere, wenn es sich bei dem Reagenzmittel um leicht entflammbares Material wie beispielsweise Kraftstoff handelt.
-
Die Bewertung des Reagenzmitteldrucks pRea erfolgt im Vergleicher 31 durch Vergleich mit wenigstens einem vorgegebenen Schwellenwert, der ein Absolutdruck und/oder beispielsweise eine Druckänderung und/oder beispielsweise ein Druckgradient sein kann. Durch eine Ansteuerung des Reagenzmittel-Dosierventils ReaDV mit dem Reagenzmittel-Dosierventil-Ansteuersignal 27 und/oder des Reagenzmittel-Sicherheitsventils ReaCV mit dem Reagenzmittel-Sicherheitsventil-Ansteuersignal 26 kann eine gezielte Diagnose durchgeführt werden. Die Diagnose erstreckt sich auch auf die ordnungsgemäße Funktion des Reagenzmittel-Dosierventils ReaDV und/oder des Reagenzmittel-Sicherheitsventils ReaCV. Weiterhin kann der Reagenzmittel-Quellendruck pQRea überprüft werden.
-
Während des normalen Betriebs der Abgasbehandlungsvorrichtung 15 wird die Dosierung mit dem Dosiersignal 36 vorgenommen, das der Reagenzmittel-Dosiersteuerung 25 zugeführt wird. Der normale Dosierbetrieb kann mit dem Diagnosesignal 35 unterbrochen werden, das die Diagnosesteuerung 33 bereitstellt. Mit dem Diagnosesignal 35 kann beispielsweise das Reagenzmittelpumpen-Ansteuersignal 24 und/oder das Reagenzmittel-Sicherheitsventil-Ansteuersignal 26 beeinflusst werden.
-
Gemäß den 2a–2c wird zum ersten Zeitpunkt t1 zunächst davon ausgegangen, dass keine Dosierung des Reagenzmittels erfolgt, wobei sowohl das Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV als auch das Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV geschlossen sind. Bis zum zweiten Zeitpunkt t2 muss der Reagenzmitteldruck pRea mindestens den Abgasdruck pabg aufweisen und unterhalb des Reagenzmittel-Quellendrucks pQRea vermindert um den Druckabfall dpReaCV am Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV liegen.
-
Der Abgasdruck pabg, der in Bezug auf den Umgebungs-Luftdruck pU zu setzen ist, liegt während des Betriebs der Brennkraftmaschine 10 oberhalb des Umgebungs-Luftdrucks pU, der beispielsweise von einem nicht näher gezeigten Drucksensor gemessen wird. Der Abgasdruck pabg kann beispielsweise vom Drucksensor 14 gemessen werden. Alternativ oder zusätzlich, beispielsweise für Diagnosezwecke, kann der Abgasdruck pabg mit dem Modell 40 berechnet werden. Der berechnete Abgasdruck pabgm kann in einfacher Näherung aus der Drehzahl n und dem Kraftstoffsignal mK ermittelt werden. Gegebenenfalls wird die Abgastemperatur Tabg berücksichtigt. Der Abgasdruck pabg liegt bei beispielsweise maximal 500 mbar. Er wird hauptsächlich durch den Gegendruck der Abgasbehandlungsvorrichtung 15 bestimmt. Sofern die zweite Abgasbehandlungseinrichtung 17 insbesondere als Partikelfilter realisiert ist, steigt der Gegendruck mit zunehmendem Beladungszustand.
-
Wenn der Reagenzmitteldruck pRea zwischen dem ersten und zweiten Zeitpunkt t1, t2 wenigstens näherungsweise dem Umgebungs-Luftdruck pU entspricht, ist im Reagenzmittelpfad 22 ein Leck aufgetreten. Wenn der Reagenzmitteldruck pRea nicht unterhalb des Reagenzmittel-Quellendrucks pQRea vermindert um den Druckabfall dpReaCV am Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV liegt und stattdessen beispielsweise wenigstens näherungsweise dem Dosiermittel-Quellendruck pQRea entspricht, der beispielsweise bei 10 bar liegt, klemmt das Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV im zumindest teilweise geöffneten Zustand.
-
Zum zweiten Zeitpunkt t2 wird das Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV geöffnet. Das Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV bleibt geschlossen. Der Reagenzmitteldruck pRea muss daraufhin wenigstens näherungsweise dem Reagenzmittel-Quellendruck pQRea entsprechen. Wenn der Reagenzmitteldruck pRea sich nicht oder wenig ändert, klemmt das Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV im geschlossenen Zustand. Wenn der Reagenzmitteldruck pRea knapp unterhalb des Reagenzmittel-Quellendrucks pQRea vermindert um den Druckabfall dpReaCV am Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV liegt, klemmt das Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV im zumindest teilweise geöffneten Zustand. In diesem Fall würde eine unerwünschte Dosierung des Reagenzmittels stattfinden.
-
Ab dem dritten Zeitpunkt t3 wird das Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV geschlossen. Das Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV bleibt geschlossen. Das im Reagenzmittelpfad 22 nunmehr eingesperrte Reagenzmittel muss weiterhin wenigstens näherungsweise den Reagenzmittel-Quellendruck pQRea aufweisen. Ein Druckabfall deutet entweder auf ein Leck im Reagenzmittelpfad 22 oder auf ein Klemmen des Reagenzmittel-Dosierventils ReaDV im zumindest teilweise geöffneten Zustand hin.
-
Zum vierten Zeitpunkt t4 wird das Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV geöffnet. Das Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV bleibt geschlossen. Ausgehend von einem wenigstens näherungsweise dem Reagenzmittel-Quellendruck pQRea entsprechenden Reagenzmitteldruck pRea, muss der Reagenzmitteldruck pRea wenigstens näherungsweise auf den Abgasdruck pabg abfallen. Wenn der Reagenzmitteldruck pRea knapp unterhalb des Reagenzmittel-Quellendrucks pQRea vermindert um den Druckabfall dpReaCV am Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV liegt, klemmt das Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV im zumindest teilweise geöffneten Zustand. Es würde eine unerwünschte Dosierung des Reagenzmittels stattfinden. Wenn der Reagenzmitteldruck pRea weiterhin wenigstens näherungsweise dem Reagenzmittel-Quellendruck pQRea entspricht, klemmt das Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV im geschlossenen Zustand.
-
Zum fünften Zeitpunkt t5 werden sowohl das Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV als auch das Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV gleichzeitig geöffnet. Der Reagenzmitteldruck pRea muss knapp unterhalb des Reagenzmittel-Quellendrucks pQRea vermindert um den Druckabfall dpReaCV am Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV liegen. Dieser Zustand entspricht dem normalen Dosierbetrieb. Wenn der Reagenzmitteldruck pRea wenigstens näherungsweise auf den Abgasdruck pabg abfällt, klemmt das Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV im geschlossenen Zustand. Wenn der Reagenzmitteldruck pRea wenigstens näherungsweise dem Reagenzmittel-Quellendruck pQRea entspricht, klemmt das Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV im geschlossenen Zustand.
-
Zum sechsten Zeitpunkt t6 wird das Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV geschlossen. Entweder nahezu gleichzeitig oder spätestens zum siebten Zeitpunkt t7 wird das Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV geschlossen. Nach dem sechsten Zeitpunkt t6 muss ein Druckabfall auftreten, der im Vergleicher 31 mit dem vorgegebenen Druckgradienten dpRea/dt verglichen wird. Der Druckgradient dpRea/dt kann beispielsweise als Differenzenquotient angenähert werden. Der Vergleich erfolgt zu einem vorgegebenen Zeitpunkt oder in einem vorgegebenen Zeitintervall innerhalb des zwischen dem sechsten und siebten Zeitpunkt t6, t7 liegenden Zeitintervalls.
-
Das zeitlich versetzte Schließen des Reagenzmittel-Dosierventils ReaDV gegenüber dem Schließen des Reagenzmittel-Sicherheitsventils ReaCV zum siebten Zeitpunkt t7 ist vorgesehen, damit der Reagenzmittelpfad 22 nicht vorzeitig zum sechsten Zeitpunkt t6 abgesperrt wird. Nach dem siebten Zeitpunkt t7 kann weiterhin überprüft werden, ob der Reagenzmitteldruck pRea wenigstens näherungsweise bis auf den Abgasdruck pabg abgefallen ist. Wenn dies nicht der Fall ist, klemmt das Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV im geschlossenen Zustand. Ein zu schneller Druckabfall deutet auf ein Leck im Reagenzmittelpfad 22 hin.
-
Sofern der Vergleicher 31 wenigstens eine Schwellenüberschreitung feststellt, wird das Fehlersignal F bereitgestellt, das in einen Fehlerspeicher hinterlegt werden und/oder zur Anzeige gebracht werden kann.
-
Eine Plausibilisierung des vom Reagenzmittel-Drucksensor 30 bereitgestellten Reagenzmitteldrucks pRea kann beispielsweise mit dem Reagenzmittel-Quellendruck pQRea, dem Abgasdruck pabg und/oder dem Umgebungs-Luftdruck pU erfolgen.
